تولید زوج فوتون های درهم تنیده از نانوساختارهای نیم رسانا

در دهه های اخیر که موضوع کامپیوترها و اطلاعات کوانتومی گسترش یافته است، نتایج فراوانی در مورد حالت های درهم تنیده به دست آمده است. تقریباً تمام آزمایش هایی که تاکنون برای فرآیندهای انتقال اطلاعات کوانتومی انجام شده اند از حالت های در هم تنیده ی قطبش فوتون ها استفاده می کنند. فوتون های درهم تنیده به علت امکان مهندسی و دستکاری راحت آن ها به عنوان یک منبع اساسی برای پروتکل های پردازنده ی اطلاعات کوانتومی مختلف، مانند رمزنگاری کوانتومی و انتقال از راه دور شناخته شده اند. منابع تولید زوج فوتون های درهم تنیده از نقطه نظر کاربردی در اطلاعات کوانتومی، از اهمیت اساسی برخوردار است. نقاط کوانتومی نیمه هادی امکان تولید زوج فوتون های درهم تنیده ی مورد نظر از طریق قطبش فوتون های نشر شده در فرآیند تشعشع آبشاری دواکسیتون-اکسیتون را فراهم می سازد. وجود شکاف ناشی از انرژی تبادلی الکترون-حفره در حالت های اکسیتونی، به عنوان یک عامل مزاحم در رسیدن به درهم تنیدگی عمل می کند. راه های مختلفی برای کنترل آن از طریق مهندسی اندازه و ترکیب مواد به کار رفته در نقاط کوانتومی، پیشنهاد و به کار گرفته شده است. در این پایان نامه ضمن معرفی مکانیزم تولید زوج فوتون های درهم تنیده با بهره گیری از حالت های اکسیتونی در نقاط کوانتومی، تأثیر میدان الکتریکی عرضی در کنترل شکاف حالت های اکسیتونی به صورت تحلیلی و عددی مورد بررسی واقع شده است. سپس اثر اشتارک محدود شده ی کوانتومی روی ترازهای انرژی اکسیتونی بررسی شده است. هم چنین میزان درهم تنیدگی زوج فوتون های تولیدی در فرآیند آبشاری در حضور شکاف حالت های اکسیتونی و دینامیک درهم تنیدگی این زوج فوتون ها بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با اعمال میدان الکتریکی عرضی، شکاف حالت های اکسیتونی کاهش می یابد. هم چنین در حضور میدان الکتریکی دو ناحیه در رفتار انرژی حالت پایه ی اکسیتون اتفاق می افتد: در میدان های کوچک، انرژی با اعمال میدان تغییر محسوسی نمی کند، در حالی که برای میدان های بزرگ تر، با اعمال میدان، انرژی کاهش می یابد. نتایج بررسی میزان درهم تنیدگی زوج فوتون های تولیدی در این فرآیند نشان می دهند که بااعمال میدان الکتریکی و کاهش شکاف حالت های اکسیتونی، میزان درهم تنیدگی زوج فوتون ها افزایش می یابد.